Metabolizm

Metabolizm - transformacje energetyczne i chemiczne zachodzące w organizmie. Dzielimy go na :

• Anabolizm (asymilacja) - przyswajanie i gromadzenie energii w organizmie. Może być ona gromadzona w postaci bogato energetycznych związków fosforanowych, złożonych węglowodanów, białek i tłuszczy

• Katabolizm - zmniejszenie się zapasów zgromadzonej energii, w jego wyniku uwalnia się energia w małych łatwych do wykorzystania porcjach.

ATP (adenozynotrifosforan):

w komórce uczestniczy w reakcjach w postaci kompleksu z Mg2+

NADPH - zredukowana forma fosforanu dinukleotydu nikotynamido-adeninowego

Metabolizm możemy podzielić na 3 etapy:

W III etapie powstaje dużo energii (w II powstaje jej tylko trochę)

Fosforylacja oksydacyjna - proces syntezy ATP, zachodzący w wyniku przeniesienia elektronów z NADH lub FADH2 na O2 przez szereg przenośników elektronów

NADH - zredukowana forma dinukleotydu

nikotynamido-adeninowego

FADH2 - zredukowana forma dinukleotydu flawino-adeninowego

Cykl Krebsa (cykl kwasu cytrynianowego, cykl kwasów trójkarboksylowych) - zachodzi w matrix mitochondriów.

Kondensacja szczawiooctanu (4C) z acetylo-CoA cytrynian (6C) izocytrynian dekarboksylacja oksydacyjna izocytrynianu (CO₂ jest odszczepione) alfa ketoglutaran (5C) dekarboksylacja alfa ketoglutaranu bursztynian (4C) fumaran jabłczan szczawiooctan

W jednym obrocie cyklu powstaje 12 ATP

Glikoliza jest łańcuchem reakcji przekształcających glukozę w pirogronian z jednoczesnym wytwarzaniem stosunkowo małych ilości ATP (2 cząsteczki). Przebiega ona w cytoplazmie. W warunkach tlenowych pirogronian dostaje się do mitochondriów gdzie jest utleniany całkowicie do CO₂ i H₂O (glikoliza tlenowa). Substratem jest glukoza, produktem CO₂ i H₂O.

Gdy ilość tlenu jest nie wystarczająca pirogronian przekształca się w mleczan

Szlak pentozowo - fosforanowy:

• Szlak pentozowo-fosforanowy wytwarza w cytozolu NADPH i rybozo-5-fosforan.

• NADPH jest zużywany w procesach redukcyjnych, natomiast rybozo-5-fosforan jest konieczny do syntezy DNA, RNA i koenzymów nukleotydowych.

• NADPH jest źródłem potencjału redukcyjnego

• Biegnie w cytozolu

Glukoneogeneza - proces syntezy glukozy z prekursorów nie będących cukrowcami - mleczanu, aminokwasów i glicerolu.

• Odgrywa bardzo ważną rolę w mózgu oraz w okresie intensywnego wysiłku organizmu.

• Proces glukoneogenezy przekształca pirogronian w glukozę.

• Głównym miejscem glukoneogenezy jest wątroba, proces ten może zachodzić również w warstwie korowej nerki, mózgu, mięśniach szkieletowych i mięśniu sercowym.

Glikogenoliza:

• To proces rozkładu glikogenu.

• Większość cząsteczek glikogenu jest rozkładana do glukozo-6-fosforanu. W wątrobie i nerce następuje enzymatyczne odszczepienie fosforanu z glukozo-6-fosforanu umożliwiające powstającej glukozie przenikać z komórki do krwi.

• Proces ten prowadzi do zwiększenia stężenia glukozy we krwi.

• Substratem jest glikogen, produktem glukoza

Glikogenogeneza:

• To proces syntezy glikogenu.

• Donorem reszt glukozy w biosyntezie glikogenu jest UDP-glukoza (zredukowana forma glukozy). Rozbudowa glikogenu polega na dołączeniu nowych reszt glukozylowych do zewnętrznego końca cząsteczki.

• Proces ten zachodzi głównie w mięśniach i w wątrobie.

• Substratem jest glukoza produktem glikogen

ၢ-oksydacja kwasów tłuszczowych:

• utlenianie kwasu tłuszczowego rozpoczyna się jego aktywacją

• proces ten zachodzi w mitochondriach, jest stymulowany przez karnitynę

• kwasy tłuszczowe utleniane są do acetylo-CoA

• w procesie tym wyzwala się bardzo duża ilość energii w postaci ATP

Lipogeneza:

• to proces syntezy kwasów tłuszczowych

• zachodzi w cytozolu, w wielu tkankach: w wątrobie, nerkach, mózgu, płucach, gruczole sutkowym i tkance tłuszczowej

• bezpośrednim substratem jest acetylo-CoA, a produktem końcowym jest wolny palmitynian

W organizmie powstają głównie 16 węglowe kwasy tłuszczowe.

Wyzwolenie energii z węglowodanów, białek i tłuszczów wiąże się z utlenianiem produktów ich rozpadu. Mierząc zużycie tlenu w jednostce czasu, można pośrednio oznaczyć energię wytworzoną w organizmie. Zużycie 1L tlenu przez organizm wyzwala przeciętnie około 20,2 kJ. Jest to energetyczny równoważnik tlenu oznaczony metodą kalorymetrii pośredniej.

Współczynnik oddechowy (RQ) - stanowi stosunek objętości wytworzonego CO₂ do objętości zużytego 0₂ w jednostce czasu

• węglowodany: 1,00

• tłuszcze: 0,70

• białko: 0,82

Warunki pomiaru zużycia tlenu w jednostce czasu:

• całkowity spoczynek fizyczny i psychiczny, pozycja leżąca

• od 12 do 14 godzin po ostatnim posiłku

• temperatura otoczenia +20oC

Zużycie tlenu w jednostce czasu w tych warunkach wiąże się z wyzwoleniem energii dla procesów fizjologicznych niezbędnych do otrzymania się człowieku przy życiu i nosi nazwę podstawowej przemiany materii - BMR

Podstawowa przemiana materii zależy od:

• wieku badanego człowieka

• powierzchni ciała

• płci

Czynniki wpływające na intensywność przemiany materii:

• wysiłek mięśniowy w czasie pomiaru lub tuż przed pomiarem

• ostatni przyjęty pokarm

• wysoka lub niska temperatura otoczenia

• wzrost, masa i powierzchnia

• płeć wiek

• stan emocjonalny

• temperatura ciała

• stężenie krążących hormonów tyroidowych

• stężenie krążącej adrenaliny i noradrenaliny

Długotrwałe głodzenie prowadzi do obniżenia szybkość przemiany materii

Swoiste dynamiczne działanie pokarmu - SDA - spożyte posiłki (przed pomiarem) podnoszą przemianę materii z powodu ich specyficznego dynamicznego działania (SDA). Specyficzne dynamiczne działanie pokarmów jest obligatoryjnym zużyciem energii, które towarzyszy asymilacji składników pokarmowych w ustroju. Ilość białka wystarczająca dla dostarczenia 419 kJ (100 kcal) powoduje wzrost szybkości przemiany aż o 125,7 kJ (30 kcal), podobna ilość węglowodanów podnosi przemianę o 25,1 kJ (6 kcal), a tłuszczu o 16,8 kJ (4 kcal).

Średnie BMR:

• Kobiety 5,62 kJ

• Mężczyźni 7,28kJ

CoA

ADP

ATP

fosforylacja oksydacyjna

O₂

e^-

2CO₂

cykl kwasu cytrynowego

III

II

I

acetylo-CoA

aminokwasy

glukoza i inne cukry

kwasy tłuszczowe i glicerol

BIAŁKA

POLISACHARYDY

TŁUSZCZE

utl.

utl.

utl.

---